• DC-DC PCB layout 指导


    DC-DC 的电路比 LDO 会复杂很多,噪声也更大,布局和 layout 要求更高,layout 的好坏直接影响 DC-DC 的性能,所以了解 DC-DC 的 layout 至关重要。

    1. Bad layout

    • EMI,DC-DC 的 SW 管脚上面会有较高的 dv/dt, 比较高的 dv/dt 会引起比较大的 EMI 干扰;
    • 地线噪声,地走线不好,会在地线上面会产生比较大的开关噪声,而这些噪声会影响到其它部分的电路;
    • 布线上产生电压降,走线太长,会使走线上产生压降,而降低整个 DC-DC 的效率;

    2. 一般原则

    • 开关大电流回路尽量短;
    • 信号地和大电流地(功率地)单独走线,并在芯片 GND 处单点连接;

    ① 开关回路短

    下图中红色 LOOP1 为 DC-DC 高边管导通,低边管关闭时的电流流向;绿色 LOOP2 的为高边管关闭,低边管开启时的电流流向;

    为使这两个回路尽量小,引入更少的干扰,需要遵从如下几点原则:

    • 电感尽量靠近 SW 管脚;
    • 输入电容尽量靠近 VIN 管脚;
    • 输入输出电容的地尽量靠近 PGND 脚;
    • 使用铺铜的方式走线;

    在这里插入图片描述
    为什么要这么做?

    • 走线过细过长会增大阻抗,大电流在此大阻抗上会产生比较高的纹波电压;
    • 走线过细过长会增大寄生电感,此电感上耦合开关噪声,影响 DC-DC 稳定性,造成 EMI 问题;
    • 寄生电容和阻抗会增大开关损耗和导通损耗,影响 DC-DC 效率;

    ② 单点接地

    单点接地,指的是信号地和功率地进行单点接地,功率地上会有比较大的开关噪声,所以需要尽量避免对敏感小信号造成干扰,如 FB 反馈管脚。

    • 大电流地:L,Cin,Cout,Cboot 连接到大电流地的网络;:
    • 小电流地:Css,Rfb1,Rfb2 单独连接到信号地的网络;

    在这里插入图片描述
    下图是 TI 的一个开发板的 layout,红色为上管开时的电流路径,蓝色为下管开时的电流路径;如下的 layout 有如下比较好的优点:

    ① 输入输出电容的 GND 用铜皮进行连接,摆件时,两者的地尽量放一起;

    ② DC-DC Ton 和 Toff 时的电流路径都很短;

    ③ 右边小信号是单点接地,距离比较远,免受左边大电流开关噪声的影响;

    在这里插入图片描述

    TI某开发板的layout

    3. 实例

    如下给出一个典型 DC-DC BUCK 电路的 layout,SPEC 中给出如下几点:

    • 输入电容,高边 MOS 管,和续流二极管形成的开关回路尽可能小和短;
    • 输入电容尽可能靠近 Vin Pin 脚;
    • 确保所有反馈连接短而直接,反馈电阻和补偿元件尽可能靠近芯片;
    • SW 远离敏感信号,如 FB;
    • 将 VIN、SW、特别是 GND 分别连接到一个大的铜区,以冷却芯片,提高热性能和长期可靠性;

    在这里插入图片描述

    典型电路

    在这里插入图片描述

    layout指导

    4. 小结一下

    DC-DC 电路的 layout 至关重要,直接影响到 DC-DC 的工作稳定性和性能,一般 DC-DC 芯片的 SPEC 都会给出 layout 指导,可参考进行设计。

    参考内容:
    DC-DC PCB 布板原则

    相关博客:
    请举手回答,LDO和DC-DC有什么不同?


    永远相信美好的事情即将发生!作者记得诚,写于安徽合肥,2020-05-14 PM14:02

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/Albert992/p/13171619.html
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